火炬松和湿地松51K液相芯片的开发及其在湿地松GWAS研究中的应用

火炬松(Pinus taeda)和湿地松(Pinus elliottii)是全球重要的经济和生态树种,自 20 世纪 30 年代引入我国以来,在亚热带和热带地区广泛种植。为了解决其传统育种周期长的问题,亟需开展分子标记辅助育种研究,加速其育种进程。然而,松树基因组庞大而复杂,基于传统方法的分子标记检测和现代的重测序等手段,均难以有获、经济地获取基因组范围内的SNPs分型数据。本研究旨在开发湿地松和火炬松等松树大样本基因组范围内 SNPs 检测的液相芯片。我们以火炬松 V2 版基因组为参考,整合了(1)49个湿地松简化基因组检测(ddRAD-seq)获取的SNPs;(2)240 个湿地松转录组测序获取的SNPs;(3)376 个火炬松外显子捕获测序获取的SNPs;(4)1 万余个已发表与火炬松表型性状相关的SNPs(5)湿地松特异转录本,开发了 51K 液相芯片。利用 51K 液相芯片对湿地松、火炬松和加勒比松进行靶向捕获测序,平均的靶向捕获效率为 68.26%,基于 28,670 个SNPs进行的主成分分析、系统发育分析和遗传结构分析进一步表明,该芯片可有效地应用于三个物种。此外,我们还利用该芯片完成 221 个湿地松全基因组关联研究(GWAS),发现 95 个 SNPs 与湿地松生长和材性性状明显关联,其中包括了位于调节细胞周期和分化相关的MYB2 和 MYB46 转录因子,以及AP2/ERF 和糖基水解酶上的等位遗传变异。